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Pflanzen und Tiere, die extreme Trockenheit überstehen können, haben einen Satz an Reaktionsmechanismen, die vorher eingeleitet werden und ihnen so das Überleben sichern. Forscher am Dresdner Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) haben diese Mechanismen jetzt identifiziert. Bereits 2011 konnten sie zeigen, dass Dauerlarven des Fadenwurms Caenorhabditis elegans einen Wasserverlust von bis zu 98 Prozent überstehen und nach fast totaler Austrocknung wiederauferstehen können. In einer aufwändigen Versuchsanordnung mit einem breiten Mix aus Methoden haben sie nun nach den Genen, Proteinen und biochemischen Stoffwechselwegen gesucht, die den Wurm auf die Stresssituation vorbereiten und schließlich dessen Überleben sicher stellen.

Die Fadenwürmer können eine Schwankung des Feuchtigkeitslevels ihrer Umgebung über Nervenzellen im Kopf erspüren. Bei zunehmender Trockenheit werden sofort einige Prozesse eingeleitet, die das Tier auf eine drohende Austrocknung vorbereiten: Beispielsweise werden bestimmte Verbindungen abgebaut, die durch Sauerstoff oxidiert werden können. Des Weiteren werden Proteine hergestellt, die auch bei einem Hitzeschock produziert werden.

Um den molekularen Mechanismen auf die Spur zu kommen, die den Wurm in dieses Stadium führen, nutzte das Forschungsteam einen breiten methodischen Ansatz, etwa Microarrays, Methoden der Proteomik und der Bioinformatik. Erstaunlich vor allem: Die einsetzende Reaktion der Würmer auf zunehmende Trockenheit ist eigentlich nur ein Set aus wenigen Stoffwechselwegen: “Was wir gefunden haben, ist der allgemeine Notfallplan für Anhydrobiose – also ein Werkzeugkasten von zahlreichen Pflanzen und Tieren, extreme Trockenheit zu überstehen”, sagt Teymuras Kurzchalia, Gruppenleiter am MPI-CBG und Leiter der Studien.